Valumavesien pidättäminen valuma-alueella on aihepiiri, joka on viime vuosina saa-nut yhä enemmän huomiota. Asia on noussut esille erilaisten kansallisten ja EU-tason ohjelmien ja direktiivien toimeenpanossa. Erityisesti vesienhoidon ja tulvariskien hallinnan suunnittelun tavoitteiden ja toimenpiteiden yhteensovittaminen on yksi osa-alue, missä aihepiiri on noussut esille. Valumavesien pidättämisen valuma-alueel-la toivotaan ratkaisevan tulvaongelmat, parantavan vedenvaluma-alueel-laatua, auttavan ympä-ristövirtaaman eli joen ekosysteemin kannalta riittävän virtaaman säilyttämiseen ja lisäävän luonnon monimuotoisuutta valuma-alueella. Euroopan komission alaisessa hankkeessa (Natural Water Retention Measures, NWRM) (http://nwrm.eu/) ke-rätään tietoa ja laaditaan ohjeita luonnonmukaisista vedenpidätystoimenpiteistä.
Hankkeen tavoitteena on kytkeä yhteen tulvariskien hallinnan ja vesienhoidon suun-nittelun lisäksi ilmaston muutokseen sopeutuminen ja vihreä infrastruktuuri.
Valumavesien pidättämistä valuma-aluemittakaavassa ovat aiemmin tutkineet Suomessa muun muassa Rantakokko (2002) ja Kettunen (2012). Kansainvälisen kir-jallisuuden esimerkkinä voi mainita Wahren ym. (2012) tutkimuksen vedenpidä-tystoimien mahdollisuuksista ja rajoituksista metsäisillä valuma-alueilla. Lisäksi yksittäisten toimenpiteiden vaikutuksista virtaamiin ja kuormitukseen on olemassa tutkimustietoa (esim. Marttila 2010). Kuitenkin tietoa valuma-aluetoimenpiteiden yhteisvaikutuksesta kuormitukseen ja virtaamiin on vain vähän saatavilla. Erityisesti vesienhoidon ja tulvariskien hallinnan suunnittelun kannalta olisi olennaista pystyä arvioimaan toimenpiteiden vaikutuksia kvantitatiivisesti.
VELHO-hankkeessa Kauvatsan reitin ongelmiksi tunnistettiin vedenlaadun lisäksi Jaaranjoen-Piilijoen säännöllinen tulviminen. Kauvatsan reitillä päätettiin siksi tarkas-tella myös valuma-aluetoimenpiteiden vedenpidätysvaikutusta. Tarkastelussa tun-nistettiin kuvan 20 mukainen viitekehys vedenpidätystoimenpiteiden valitsemiseksi, mitoittamiseksi ja vaikutusten arvioimiseksi. Sopiviksi valuma-aluetoimenpiteiksi tunnistettiin laskeutusaltaat, kosteikot, putki- ja pohjapadot, pintavalutuskentät, säätösalaojitus ja tulvitusalueet (Kettunen 2012).
Sopivan toimenpiteen valintaan vaikuttaa maankäyttö ja maalaji. Alueella vallit-seva maa-aineslaji vaikuttaa siihen kuinka paljon veden virtaamaa pitää hidastaa, jotta sen mukana kulkeutuva aines ehtii laskeutua. Maankäyttö ohjaa toimenpiteen valintaa paitsi käytännön myös ohjauskeinojen, kuten maatalouden ympäristötuen tai metsätalouden Kemera-tukien kautta. Toimenpiteistä säätösalaojitus ja kosteikot ovat erityisesti maatalousalueiden toimenpiteitä. Metsäojitukseen soveltuvat laskeu-tusaltaat, pohja- ja putkipadot sekä pintavalutuskentät tai kosteikot. Pintavalutus ja virtaaman säätely ovat myös turvetuotannon alalla käytettyjä vesiensuojeluraken-teita. Tulvitusalueet ovat äärimmäisempi toimenpide ja soveltuvat pikemminkin tulvariskien hallintaan kuin vesiensuojeluun. Lisäksi maaston muodot vaikuttavat sopivien kosteikkopaikkojen kokoon ja määrään.
Toimenpiteet vaikuttavat ravinnekuormitukseen hidastamalla virtausta ja pidättä-mällä kiintoainesta ja niihin sitoutuneita ravinteita. Kuormitusvähennysvaikutuksen
laskemiseksi on pystyttävä arvioimaan yläpuolelta tuleva kuormitus ja toimenpiteellä aikaan saatava kuormitusvähennys. Toimenpiteiden virtaamavaikutuksen arvioimi-seksi pitää tunnistaa toimenpiteiden vedenpidätystilavuus, viipymä ja toimenpitei-den yhteisvaikutuksen arvioimiseksi myös sijainti valuma-alueella. Vääränlaisella sijoittelulla toimenpiteet voivat pahimmassa tapauksessa jopa äärevöittää purkau-tumiskäyriä valuma-alueella.
Lisäksi voidaan arvioida toimenpiteiden muita vaikutuksia sekä kustannuksia ja hyötyjä. Viitekehyksen pohjalta laadittiin myös arvopuu erilaisten toimenpiteiden ja toimenpideyhdistelmien monitavoitteisen vertailun pohjaksi. Arvopuu on esitetty liitteessä 1.
Kuva 20. VELHO-hankkeessa tunnistettu viitekehys vettä pidättävien valuma-aluetoimenpiteiden valinnasta ja mitoittamisesta sekä niiden vaikutusten arvioinnista.
- Maalaji
valuma-alue ja sieltä tuleva kuormitus
Laskeutusaltaat Kosteikot Putkipadot Pintavalutus Säätösalaojitus Pohjapadot Tulvitusalueet
Muut vaikutukset
Veden pidättäminen valuma-alueella
Kauvatsan reitillä päätettiin lopulta tarkastella metsätalouden kuivatusojien putki-patoratkaisujen ja maatalouden vesiensuojelukosteikoiden vaikutuksia virtaamaan ja kuormitukseen karkealla tasolla. Tarkastelussa arvioitiin toimenpiteiden maksimaa-linen lukumäärä ja vedenpidätystilavuus Kauvatsanjoen valuma-alueella.
Tarkastelun maatalouden vesiensuojelukosteikkopaikat saatiin vesistömallijärjes-telmän vedenlaatu osio VEMALAsta, jonne on arvioitu maatalouden ympäristötuen ehdot täyttävien kosteikkojen potentiaaliset paikat. Kosteikkojen vedenpidätyskapa-siteetiksi oletettiin 1 metrin vesikorkeus koko kosteikon pinta-alalla ja pinta-alaksi 5 % kosteikon yläpuolisesta valuma-alueesta. Oletukset ovat varsin optimisia, joten tuloksena saatua vedenpidätystilavuutta voidaan pitää valuma-alueen ehdottomana maksimimääränä maatalouden vesiensuojelukosteikoille.
Metsätalouden putkipatojen maksimaalista pidätystilavuutta arvioitiin ojitettujen soiden paikkatietoaineistolla (SOJT_09b1). Arvioinnissa käytettiin apuna Marttilan (2010) tutkimusta putkipatojen kuormitus- ja vedenpidätysvaikutuksista. Suoaineis-tosta tunnistettiin korkeusmallin avulla sellaiset yhtenäiset ojitetut suoalueet, joiden kaltevuus on alle 1 %. Näille alueille laskettiin maksimaalinen pidätystilavuus käyt-täen hyödyksi alueen pinta-alaa ja keskikaltevuutta. Marttilan ym. (2010) tutkimuk-sen avulla määritettiin pidätysalueen kaltevuuden ja pidätysalueen
ominaispidätysti-lavuuden (m³/ha) välinen suhde (kuva 21), jonka avulla laskettiin valuma-alueen alle 1 % kaltevuuden ojitettujen suoalueiden pidätystilavuutta. Pidätysalueen alamittana pidettiin 3 hehtaarin pinta-alaa. Yli 50 ha suoalueille putkipatojen tarpeen arvioitiin olevan 1 patorakenne alkavaa 50 suohehtaaria kohti. Myös tätä arviota pidätystila-vuudesta voidaan kuitenkin pitää yläarviona.
Kuva 21. Ojitusalueen kaltevuuden ja ominaispidätystilavuuden (m³/ha) suhde Marttilan ym. (2010) tutkimuksen pilottialueilla.
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008
Ominaispidätystilavuus (m³/ha)
Ojitusalueen kaltevuus
y = -16218x + 134,52 R² = 0,9909
Toimenpiteille lasketut pidätystilavuudet on esitetty osavaluma-alueille lasket-tuina summina taulukossa 7. Pidätystilavuudet vietiin vesistömallijärjestelmään, jonka avulla mallinnettiin toimenpiteiden vaikutuksia Sääksjärven vedenkorkeuksiin joulukuun 2006 ennätystulvassa. Pidätysalueet toimivat vesistömallissa siten, että ne leikkaavat yli 3 mm vuorokausivaluntaa varastoon niin kauan kun varastossa riittää tilavuutta. Kun vuorokausivalunta pienenee alle 3 mm, varasto alkaa tyhjentyä.
Mallinnuksen perusteella toimenpiteiden vaikutukset vedenkorkeuteen Sääksjärven tulvatilanteessa olisivat marginaaliset. Putkipadoilla saavutettava pinnan alenema olisi n. 0,1 cm luokkaa ja kosteikoilla saavutettava alenema n. 2 cm luokkaa joulukuun 2006 vedenkorkeuksista (kuva 22). Valuma-aluetoimenpiteillä ei siis ole merkittävää vaikutusta tulvatilanteessa Sääksjärven pinnankorkeuteen.
Toimenpiteiden vaikutusta fosforikuormaan tarkasteltiin KUTOVA-työkalun avul-la. Metsätalouden osuus Kauvatsan reitin fosforikuormituksesta on VEMALA-mallin Taulukko 7. Metsätalouden putkipatojen ja maatalouden vesiensuojelukosteikkojen maksimiluku-määrä ja -pidätystilavuus Kauvatsanreitin osavaluma-alueilla.
3. jakovaiheen
valuma-alue Putkipatoja Putkipatojen pidätystilavuus
Yhteensä 372 377 963 171 1 940 400
arvion mukaan 700-1000 kg/v. Metsätalouden kuormituksesta n. 75 prosenttia on peräisin ojituksesta. Näin massiivisella ojien virtaaman säädöllä voitaisiin ajatella saavutettavan n. 700-750 kg kuormitusvähennys, eli n. 5 prosenttia koko reitillä syntyvästä kuormituksesta. Maatalouden kosteikoilla voitaisiin KUTOVA-työkalun arvion mukaan fosforikuormitusta vähentää noin 1000 kg/v eli 6 % valuma-alueella syntyvästä kuormasta. Yhteensä toimenpiteillä voitaisiin vähentää siis noin 11 % fosforikuormasta. Tämä on kuitenkin epärealistista, koska toimenpiteitä ei käytän-nössä voitane toteuttaa esitetyssä laajuudessa. Toimenpiteiden kustannukset tulisivat olemaan n. 470 000 € vuodessa suorat ja välilliset käyttö- ja investointikustannukset huomioiden. Pelkät investointikustannukset olisivat putkipatojen osalta n. 110 000 € ja kosteikoiden osalta n. 2,2 miljoonaa €.
Hankkeessa tehty vedenpidätystarkastelu osoitti, että valuma-aluetoimenpiteillä ei voida merkittävästi vaikuttaa tulviin. Kesän alivirtaamiin toimenpiteillä saattai-si olla posaattai-sitiivinen virtaamia tasaava vaikutus. Fosforikuormitusta tarkastelluilla toimenpiteillä voitaisiin vähentää noin 11 %. Tämäkin tosin vaatisi merkittävää ta-loudellista panostusta, eikä toimenpiteiden toteuttaminen esitetyssä laajuudessa ole todennäköisesti edes mahdollista.
Tehty tarkastelu oli alustava ja suuntaa-antava. Siihen liittyy paljon oletuksia ja yksinkertaistuksia, eikä siinä ole huomioitu kaikkia mahdollisia toimenpideryhmiä valuma-alueella. Jatkotutkimuksessa olisikin perusteltua paneutua asiaan syvällisem-min ja kehittää järjestelmällisempi menetelmä sopivien toimenpiteiden valitsemiseen ja mitoittamiseen sekä toimenpiteiden vaikutusten arviointiin. Olisi tärkeää arvioida toimenpiteiden vaikutusta myös kesän alimpiin vedenkorkeuksiin, eikä ainoastaan tulviin.
Kuva 22. Tarkastelluilla valuma-aluetoimenpiteillä ei ole merkittävää vaikutusta Sääksjärven pinnan korkeuteen vuoden 2006 joulukuun huipputulvassa.
49,35 49,4 49,45 49,5 49,55 49,6 49,65 49,7 49,75
01.12.2006 03.12.2006 05.12.2006 07.12.2006 09.12.2006 11.12.2006 13.12.2006 15.12.2006 17.12.2006 19.12.2006 21.12.2006 23.12.2006 25.12.2006 27.12.2006 29.12.2006 31.12.2006
Nykytila Putkipadot Kosteikot Putkipadot + kosteikot
Pinnan korkeus (mmpy)